一群美国机构正在进行有史以来最详细的研究，研究由火灾产生的巨大烟羽，这些烟羽有时会横跨整个国家，然后消散。
目标是更好地了解该国日益增多的野火对健康、气候和天气的影响。
“这是第一个真正以火灾为唯一重点的大型项目，”美国国家海洋和大气管理局地球系统研究实验室化学科学部门负责人大卫·费伊说。
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该机构正在与 NASA 和森林服务局合作制定一项计划，以追踪明年野火产生的烟羽，以便更好地识别其中包含的数千种化学物质。其中一些会损害公众健康并加剧气候问题。另一些则会在移动时影响区域天气。
这项为期四年的努力的最终成果将包括另一个首创：在深入研究其燃料（包括树木、灌木、草和土壤中的有机物）成分之后，计划在西部地区燃烧一大片森林区域。这次燃烧将帮助研究人员更好地测量和了解强烈火灾产生的烟羽的具体成分，然后在烟羽开始移动之前进行研究。
美国国家海洋和大气管理局、NASA、能源部和国际机构多年来一直在随机采样和追踪森林火灾产生的烟羽，但费伊指出，由此产生的模型缺乏与计划性火灾所能获得的燃料的精确联系。目标是创建一个更大的目录，列出最终进入气溶胶、气体和灰尘组成的巨大空中云层的物质。这将使科学家们更好地了解烟雾的化学成分在向下风扩散时如何演变。
科罗拉多大学的科学家梅根·贝拉正在与美国国家海洋和大气管理局合作进行这项研究，她在上个月的一次讲座中解释说，科学家们仍然存在“理解野火烟羽化学成分的基本问题”，这可能会导致“每秒发生一千种不同化学物质的相互作用”。烟雾中氮、碳和其他元素的某些化合物在反应中被破坏，而新的化合物则被产生。
一个影响是，科学家们建立的模型——提供的信息也用于美国用于发现火灾和追踪烟羽的卫星——通常是错误的，她补充道。模型经常高估或低估烟羽中真实发生的情况。
“你不知道烟雾里有什么，”贝拉说。
这不是一个小问题。最近的一些野火烟羽起源于旧金山地区，并从波士顿上空离开美国。科学家们表示，获取更多关于烟羽的信息将非常重要，因为随着气候变暖，预计火灾的数量和规模都会增加，使更多人暴露在烟雾中。
对健康的影响可能包括哮喘加重、慢性支气管炎、肺功能下降和充血性心力衰竭。烟羽携带的棕色和黑色碳等物质也会加速全球变暖。烟雾会通过阻挡阳光并影响云层形成和降水来改变天气。
下一个谜题是更多地了解烟羽如何以及在哪里移动。科学家们知道，有些烟羽会搭乘急流，在地球上方数千英尺处移动。但另一些烟羽则更靠近地球表面，移动得非常低，以至于它们的部分可能会被困在山谷中，直到第二天下午阳光温暖地球后才会再次升起并继续它们的旅程。
这项正在进行的研究名为“火灾对区域和全球环境的影响实验——空气质量”，简称 FIREX-AQ，始于 2016 年在森林服务局位于蒙大拿州米苏拉的火灾科学实验室进行的一系列实验。科学家们从 75 个小型实验性火灾中采集了烟雾样本，这些火灾由 33 种不同类型的材料构成。使用了新的传感器来检测成分。
明年夏天，其中一些传感器将用于小型机载飞机群，这些飞机将追踪计划性火灾和火灾季节高峰期爆发的其他火灾产生的烟羽。机队将包括一架 NASA DC-8，这是一架载有 17 种不同传感器的“飞行实验室”，它将尝试停留在烟羽中间并分析其变化。
在烟羽上方，ER-2，NASA 高空飞行的前空军 U-2 间谍飞机的版本，将携带更多传感器。这架飞机可以达到“远高于” 70,000 英尺的高度，它将从与轨道卫星相同的角度观察烟雾。
在较低的高度，两架较小的飞机，都是 NOAA 双水獭飞机，将尝试追踪烟羽流过地形，尤其是在夜间，当它们的部分冷却和下沉时。这也是谜题的一部分，因为烟羽中正在进行的化学反应会在夜间阳光消退和温度降低时发生变化。
费伊说，明年夏季和秋季，DC-8 及其随行机队将驻扎在爱达荷州或堪萨斯州，具体取决于火灾活动。FIREX-AQ 实验的总体目标是开发和编程更智能的传感器，以帮助未来的卫星在 24 小时基础上跨全球追踪野火和农业火灾产生的烟羽。
费伊希望追踪计划性火灾将提供关于野火烟羽的关键信息。
“这将是世界一流的仪器集合，应该会带来对火灾排放物对大气影响的新认识，”费伊说。
结果可能有助于科学家们更好地了解遥远的健康和气候变化危害，并帮助消防员更好地预测火灾引起的天气变化，这些变化可以决定第二天烟羽的路径。
“我们想消除其中的一些混乱因素，”费伊说。“当你去西部时，你面对的是大自然和混乱，不知道明天哪里会燃烧。”
转载自 Climatewire，经 E&E News 许可。E&E 在 www.eenews.net 提供每日重要的能源和环境新闻报道。